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1、当前计算机技术与GIS发展趋势【摘要】 地理信息息系统(GGIS) 是随着计计算机技术术的发展而而形成的一一门新兴技技术，并成成为一种主主要的信息息产业，它它极大地推推动了计算算机的普与与应用。随随着信息技技术，尤其其随着是计计算机技术术以前所未未有的速度度快速发展展，以及GGIS的应应用深度的的不断深入入和广度的的扩大，GGIS正处处于急剧变变化与发展展之中。本本文结合当当前计算机机技术发展展的特点，分分析当前GGIS的发发展趋势及及其主要功功能。 【关键词】 1引言地理信息系系统（GIIS，Geoggraphhic IInforrmatiion SSysteem）是以以采集、存存储、管理理
2、、分析、描描述和应用用整个或部部分地球表表面（包括括大气层在在内）与空空间和地理理分布有关关的数据的的计算机系系统（977年的参考考文献）。它它由硬件、软软件、数据据和用户有有机结合而而构成。它它的主要功功能是实现现地理空间间数据的采采集、编辑辑、管理、分分析、统计计、制图的的工具已逐逐步发展起起来。GIS始于于60年代的的加拿大与与美国，尔尔后各国相相继投入了了大量的研研究工作，自自80年代末末以来,特别是随随着计算机机技术的飞飞速发展,地理信息息的处理、分分析手段日日趋先进，GIS技术日臻成熟，已广泛地应用于环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市规划、经济咨询
3、、灾害损失预测、投资评价、政府管理和军事等与地理坐标相关的几乎所有领域。但是，随着着信息技术术，尤其是是计算机技技术的快速速发展、数数字地球（Digital Earth）的提出与实施，以及GIS的应用深度的不断深入和广度的扩大，GIS正处于急剧变化与发展之中，并对GIS提出了许多新的要求。一方面，计算机的进步、信息网的发展和利用等技术上的突破，使得以数字形式表示信息更加容易，另一方面，地理信息仍滞后于其它更适合于以数字形式表示的信息，例如数字和文本。因此，地理信息的使用，又存在一定的困难和障碍，如果这些障碍能够妥善解决，GIS的应用将会取得突飞猛进的发展。本文就目前地理信息系统的热点问题进行介
4、绍、分析和总结。计算机技术术对GISS发展趋势势的影响 GIS技术术依托的主主要工具和和平台是计计算机及其其相关设备备。进入990年代以以来，随着着计算机技技术的发展展, 计算机机其微处理理器的处理理速度愈来来愈快性能能价格比更更高; 其存储储器能实现现将大型文文件映射至至内存的能能力,并且能存存储海量数数据。此外外, 随着多多媒体技术术、空间技技术、虚拟拟实景、数数字测绘技技术、数据据仓库技术术、计算机机图形技术术三维图形形芯片、大大容量光盘盘技术及宽宽频光纤通通讯技术的的突破性进进展，特别别是消除数数据通讯瓶瓶颈的卫星星互联网的的建立，以以及能够提提供接近实实时对地观观测图象的的高分辨、高
5、高光谱、短短周期遥感感卫星的大大量发射，这这些为GIIS技术的的广泛、深深入应用展展示了更加加光明的前前景。同时时, 也使当当前的GIIS已不能能满足信息息时代、数数字时代的的要求，目目前GISS主要总体体上呈现网网络化113、开放性性5、虚虚拟现实1、集集成化22、空间间多维性466等发展展趋势。2.1 网网络化棗网网络GISS计算机网络络技术的最最新发展推推动着当代代GIS技术术的快速更更新和发展展，使得在在因特网上上实现GIIS应用日日益引起人人们的关注注，建立万万维网GIIS(WWWWW GGIS或Web GIS)是近年来来GIS研究究领域的一一个热门话话题。Weeb GIIS或互联联
6、网地理信信息系统（Internet GIS）是当前GIS的一个重要发展方向。目前，WWWWGISS的建设面面临四个方方面的挑战战：网上数数据发布、网网上数据互互操作、网网上数据采采掘和网上上数据管理理及安全性性。与传统统的GISS相比，Weeb GIIS具有以以下特点：(1)适应应性强 WWeb GGIS是基基于互联网网的，因而而是全球的的，能够在在不同的平平台运行。 (2)应用用面广 网络功能能将使Weeb GIIS应用到到整个社会会，真正实实现GISS的无所不不能，无处处不在。(3)现实实性强 地理信息息的实时更更新在网上上进行，人人们能得到到最新信息息和最新动动态。(4)维护护社会化 数
7、据的采采集、输入入、空间信信息的分析析与发布将将是在社会会协调下运运作，对其其维护将是是社会化，减减少重复的的劳动。 (5)使用用简单 用户可以以直接从网网上获取所所需要的各各种地理信信息，直接接进行各种种地理信息息的分析，而而不用关心心空间数据据库的维护护和管理。网络GISS可实现网网上发布、浏浏览、下载载，实现基基于Webb的GIS查询询和分析。尽尽管目前已已有多家国国内外公司司推出Weeb GIIS,总地地来说，WWeb GGIS尚处处在试验研研究阶段，其其最终目标标是应能实实现GISS与WWW技术术的有机结结合，GIIS通过WWWW成为大众众使用的技技术和工具具。2.2 开开放性棗开开
8、放式GIIS开放式地理理信息系统统（Opeen GIIS）是指指在计算机机和通信环环境下，根根据行业标标准和接口口（Intterfaace）所所建立起来来的地理信信息系统。它它不仅使数数据能在应应用系统内内流动，还还能在系统统间流动。Open GIS是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性，以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。为此，Open GIS要具有下列特点：(1)互操操作性：不不同地理信信息系统软软件之间连连接、信息息交换没有有障碍。(2)可扩扩展性：硬硬件方面，可可在不同软软件、不同同档次的计计算机上运运行，其性性能和硬件件平台的性性能成正比比；软件方方面增加新新的地
9、学空空间数据和和地学数据据处理功能能。(3)技术术公开性：开放的思思想主要是是对用户公公开，公开开源代码及及规范说明明是重要的的途径之一一。(4)可移移植性：独独立于软件件、硬件及及网络环境境，不需修修改便可在在不同的计计算机上运运行。除此之外，还还有诸如兼兼容性、可可实现性、协协同性等特特点。为了研究和和开发Oppen GGIS技术术，19996年在美美国成立的的开放地理理信息联合合会主要研研究和建立立了开放式式地理数据据交互操作作规程（OOGIS，Openn Geoodataa Intteropperabble SSpeciificaationn）。OGIIS是为了了寻找一种种方式，将将地
10、理信息息系统技术术、分布处处理技术、面面向对象方方法、数据据库设计及及实时信息息获取方法法更有效地地结合起来来。基于OOGIS规规范制订的的开放系统统模型是一一种软件工工程和系统统设计方法法，这种方方法应用于于GIS领域域，侧重于于改变当前前GIS模型型中特定的的应用系统统及其功能能与它内部部数据模型型及数据格格式紧密捆捆绑的现状状。当然，OGIS只是对Open GIS定义了抽象的互操作规程，具体如何实现，还需采用分布式对象的技术，通过Acrobat、OLE、ActiveX、Java等语言实现。Open GIS技技术将使GGIS始终终处于一种种组织、开开放式的状状态，真正正成为服务务于整个社社
11、会的产业业以及实现现地理信息息的全球范范围内的共共享与互操操作，是未未来网络环环境下GIIS技术发发展的必然然趋势。2.3虚拟拟现实棗虚虚拟GISS虚拟GISS就是GISS与虚拟现现实技术（Virtual Reality）的结合。VR技术是当代信息技术高速发展，并与其他技术集成的产物，是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。这种模拟具有三个最基本的特征，即Immersion(沉浸)-Interaction(交互)-Imagina-tion(构想)。由于技术的的限制，目目前还未能能开发出适适用于遥感感和GISS用户需要要的真3维可视化化的数据分分析软件包包。GISS与
12、虚拟环环境技术相相结合，将将虚拟环境境带入GIIS将使GISS更加完美美。GISS用户在计计算机上就就能处理真真3维的客观观世界的虚虚拟环境中中将能更有有效地管理理，分析空空间实体数数据。目前前虚拟GIIS（VGISS）的研究究主要集中中在虚拟城城市。2.4 多多媒体GIIS 多媒体技术术（Mulltia-Mediia）是一一种集声、像像、图、文文、通讯等等为一体，并并以最直观观的方式表表达和感知知信息，以以形象化的的、可触摸摸（触屏）的的甚至声控控对话的人人机界面操操纵信息处处理的技术术。应用多多媒体技术术对GISS的系统结结构、系统统功能及应应用模式的的设计产生生极大的影影响，使得得GIS
13、的表表现形式更更丰富，更更灵活，更更友好。多媒体地理理信息系统统（MGIIS）将文文字、图形形（图像）、声声音、色彩彩、动画等等技术融为为一体，为为GIS应用用开拓了新新的领域和和广阔的前前景。它不不仅能为社社会经济、文文化教育、旅旅游、商业业、决策管管理和规划划等提供生生动、直观观、高效的的信息服务务，而且将将使电脑技技术真正走走进人类社社会生活。多多媒体技术术在GISS领域的深深入应用，乃乃至出现具具有良好集集成能力的的MGISS是技术发发展的必然然。2.5 集集成化棗33S技术的的结合3S技术指指的是全球球定位系统统（GPSS）、遥感感技术（RRS）、地地理信息系系统（GIIS）。3S技
14、术的的结合与集集成充分体体现了学科科发展从细细分走向综综合的规律律。GIS发展展的重要趋趋势是与全全球定位系系统（GPPS）和遥遥感（RSS）的集成成，从而构构成实时的的，动态的的GIS。GPS为GIS的快快速定位和和更新提供供手段，遥遥感技术的的多谱段、多多时相、多多传感器和和多分辨率率的特点，为为GIS不断断注入“燃料”，反过来来又可利用用GIS支持持从遥感影影像数据中中自动提取取语义和非非语义信息息。3S技术整整体结合所所构成的系系统是高度度自动化、实实时化的GGIS系统统。这种系系统不仅具具有自动、实实时地采集集、处理和和更新数据据的功能，而而且能够分分析和运用用数据，为为各种应用用提
15、供科学学的决策咨咨询，并回回答用户可可能提出的的各种复杂杂问题。空间多维性性棗三维GGIS与时时态GISS 2.6.11三维GISS在许多地学学研究中，人人们所要研研究的对象象是充满整整个3D空间的的，如大气气污染、洋洋流、地质质模型等，必必须用一个个（X，Y，Z）的3D坐标来来描述。在在3D GGIS中，研研究对象是是通过空间间X、Y、Z轴进行定定义，描述述的是真33D的对象象。随着计计算机技术术和GISS在许多行行业诸如地地质、矿山山、海洋、城城市地下管管网，城市市空间规划划、城市景景观分析、无无线通信覆覆盖范围分分析等对三三维GISS的需求日日益迫切，3D GIS的理论和应用近年来受到许
16、多学者的关注。到目前为止，虽然有3D GIS系统问世，但其功能远远不能满足人们分析问题的需要，原因主要是3D GIS理论不成熟，其拓扑关系模型一直没有解决；另外三维基础上的数据量十分大，很难建立一个有效的，易于编程实现的三维模型,计算机海量数据的处理为三维GIS提供了基础。2.6.22 时态GISS人们都在一一定的空间间和时间环环境中生存存并从事各各种社会活活动。从信信息系统，尤尤其是GIIS的实用用角度出发发，时间可可以看成是是一条没有有端点，向向过去和将将来无限延延伸的线轴轴，它是现现实世界的的第四维。时时间和空间间不可分割割地联系在在一起，跟跟踪和分析析空间信息息随时间的的变化，应应当是
17、GIIS的一个个合理目标标。这样的的GIS就被被称为时态态GIS（Tempporall GISS）。记录历史数数据有时候候是非常重重要的。在在GIS中也也要经常查查询历史，最最明显的例例子就是宗宗地，一块块宗地可能能经过许多多次的买卖卖或变化。在在土地纠纷纷中，人们们需要详细细的历史记记录作为法法律依据。GIS在环境应用中，也经常需要用到多时态的信息对环境进行综合评价。所以，研究GIS的时态问题则成为当今GIS领域的一个重要方向。时态GISS的组织核核心是时空空数据库，其其概念基础础则是时空空数据模型型。时空数数据结构的的选择应以以不同类型型的时空过过程和应用用目的作为为出发点。虽虽然人们已已
18、分别在时时态数据库库和空间数数据库研究究方面取得得很大进展展，但是“时态”+“空间” “时空”，两者难难以简单地地组合起来来，这导致致了时态GGIS研究究与应用的的困难。作作为一种系系统方法，时时态GISS的研究和和应用还有有很长的路路要走。2.7部部件组装化化棗组件式式GISGIS软件件是一种大大型的软件件，开发一一个功能完完备的GIIS软件是是一项极其其复杂的工工程。如何何合理地组组织GISS软件的结结构,一直是GIIS软件技技术专家们们研究的问问题。它的的发展体经经历了如下下历程：GGIS模块块、集成式式GIS、模模块化GIIS和核心心式GISS。当前计计算机软件件控件技术术（Actti
19、veXX控件，其其前身OLLE控件）为为GIS软件件提供了一一种新的开开发模式。组件化GIIS基于标标准的组件件式GISS平台，各各组件之间间不仅可能能自由、灵灵活地重组组，而且具具有可视化化的界面和和方便的标标准的接口口。其特征征主要体现现在：(1)高效无缝缝的系统集集成 允许将专专业模型、GIS控件、其它控件紧密地结合在统一的界面下。(2)无须专门门的GISS开发语言言 只要掌握握基于Wiindowws平面的的通用环境境(VB,VC+,Dellphi,poweer Buuildeer等)，以及组组件式GIIS各控件件的属性、方方法和事件件，就能完完成应用系系统的开发发。(3)大众化的的GI
20、S 用户可以以象使用其其它ActtiveXX控件一样样使用GIIS的控件件，使非专专业的GIIS用户也也能胜任GGIS应用用开发工作作。(4)开发成本本低 非GIS功能能可以利用用非专业控控件，降低低了系统的的成本。结束语 当前计算机机技术的发发展使GIIS的发展展主要呈以以上几种趋趋势外，GGIS软件件与建筑及及规划设计计CAD、办办公自动化化、统计分分析等软件件系统的集集成等都是是GIS研究究与发展的的热点。上述这些GGIS的发发展趋势并并不是孤立立的，而是是相互影响响、相互促促进，它涉涉及多学科科的相互渗渗透、相互互支撑。其其目的就是是促进地理理信息产业业的建设与与发展，更更好地为人人类
21、了解和和保护人类类赖以生存存的环境服服务。面对对今天的计计算机技术术的快速发发展，面对对GIS充满满生机与活活力的前景景，我们应应该进一步步面向世界界、抓住机机遇、探索索规律、促促进GISS技术与产产业的发展展。可以预预见，随着着计算机技技术的发展展，信息高高速公路的的建成，一一个以地理理信息系统统为平台，以以信息高速速公路为纽纽带的“数字地球球”，必将为为人类信息息交流与共共享提供一一种全新的的方式。参考文献1龚健健雅主编当代GIIS的若干干理论与技技术武汉汉：武汉测测绘科技大大学出版社社，199992 李李德仁.论RS、GPS与GIS集成成的定义、理理论与关键键技术.遥感学报报，19997，1(1)：64668.3袁相相儒等IInterrnet GIS的的部件化结结构测绘绘学报，11998,27(44),3663-3669.4边馥馥苓.地理信息息系统原理理和方法.北京:测绘出版版社,19996,1172-1175.5韩海海洋，龚健健雅开放放地理信息息系统的内内涵与地理理信息互操操作性的实实现测绘绘通报，11999,(6):22-225.6张子子平,肖 平,龚健雅. 时态土地地资源信息息系统中数数据结构的的研究. 武汉测绘绘科技大学学学报,11998,23(22):1441-1444